package com.mimosa.util.encrypt;

/**
 * 一、概述
 * 1、ElGamal算法和ECC算法基于离散对数问题
 * 2、这个是一个单向的过程。虽然密钥对构造简单，但是只是乙方向另外一方单向传送数据进行加解密，不能反向操作
 * 3、这里只有“公钥加密、私钥解密”这个过程
 * 4、ElGamal不足之处就是 密文会成倍增长
 * 5、ElGamal和RSA最大不同就是他们构造密钥对的方式不同。还有就是是否为双向加解密
 * 
 * 
 * 二、模型分析
 * 以甲方向乙方发送数据为模型
 * 1、甲方构造密钥对（公钥+私钥），公布公钥给乙方
 * 2、这里甲方没法给乙方发送数据了，只有乙方能给甲方传送数据
 * 3、乙方用公钥对数据进行加密，传送给甲方，甲方用私钥对数据进行解密
 */
import java.security.AlgorithmParameterGenerator;
import java.security.AlgorithmParameters;
import java.security.Key;
import java.security.KeyFactory;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.spec.PKCS8EncodedKeySpec;
import java.security.spec.X509EncodedKeySpec;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.spec.DHParameterSpec;

import org.apache.commons.codec.binary.Base64;

/**
 * 非对称加密算法ElGamal算法组件 非对称算法一般是用来传送对称加密算法的密钥来使用的。相对于RSA算法，这个算法只支持私钥加密公钥解密
 * 
 * @author kongqz
 */
public class ElGamalCoder {
	// 非对称密钥算法
	public static final String KEY_ALGORITHM = "ElGamal";

	/**
	 * 密钥长度，DH算法的默认密钥长度是1024 密钥长度必须是8的倍数，在160到16384位之间
	 */
	private static final int KEY_SIZE = 256;
	// 公钥
	private static final String PUBLIC_KEY = "ElGamalPublicKey";

	// 私钥
	private static final String PRIVATE_KEY = "ElGamalPrivateKey";

	/**
	 * 初始化密钥对
	 * 
	 * @return Map 甲方密钥的Map
	 */
	public static Map<String, Object> initKey() throws Exception {
		// 加入对BouncyCastle支持
		// FIXME
		// Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
		AlgorithmParameterGenerator apg = AlgorithmParameterGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);
		// 初始化参数生成器
		apg.init(KEY_SIZE);
		// 生成算法参数
		AlgorithmParameters params = apg.generateParameters();
		// 构建参数材料
		DHParameterSpec elParams = (DHParameterSpec) params.getParameterSpec(DHParameterSpec.class);

		// 实例化密钥生成器
		KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance(KEY_ALGORITHM);

		// 初始化密钥对生成器
		kpg.initialize(elParams, new SecureRandom());

		KeyPair keyPair = kpg.generateKeyPair();
		// 甲方公钥
		PublicKey publicKey = keyPair.getPublic();
		// 甲方私钥
		PrivateKey privateKey = keyPair.getPrivate();
		// 将密钥存储在map中
		Map<String, Object> keyMap = new HashMap<String, Object>();
		keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey);
		keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey);
		return keyMap;

	}

	/**
	 * 公钥加密
	 * 
	 * @param data待加密数据
	 * @param key
	 *            密钥
	 * @return byte[] 加密数据
	 */
	public static byte[] encryptByPublicKey(byte[] data, byte[] key) throws Exception {

		// 实例化密钥工厂
		KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
		// 初始化公钥
		// 密钥材料转换
		X509EncodedKeySpec x509KeySpec = new X509EncodedKeySpec(key);
		// 产生公钥
		PublicKey pubKey = keyFactory.generatePublic(x509KeySpec);

		// 数据加密
		Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
		cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, pubKey);
		return cipher.doFinal(data);
	}

	/**
	 * 私钥解密
	 * 
	 * @param data
	 *            待解密数据
	 * @param key
	 *            密钥
	 * @return byte[] 解密数据
	 */
	public static byte[] decryptByPrivateKey(byte[] data, byte[] key) throws Exception {
		// 取得私钥
		PKCS8EncodedKeySpec pkcs8KeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(key);
		KeyFactory keyFactory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
		// 生成私钥
		PrivateKey privateKey = keyFactory.generatePrivate(pkcs8KeySpec);
		// 数据解密
		Cipher cipher = Cipher.getInstance(keyFactory.getAlgorithm());
		cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
		return cipher.doFinal(data);
	}

	/**
	 * 取得私钥
	 * 
	 * @param keyMap
	 *            密钥map
	 * @return byte[] 私钥
	 */
	public static byte[] getPrivateKey(Map<String, Object> keyMap) {
		Key key = (Key) keyMap.get(PRIVATE_KEY);
		return key.getEncoded();
	}

	/**
	 * 取得公钥
	 * 
	 * @param keyMap
	 *            密钥map
	 * @return byte[] 公钥
	 */
	public static byte[] getPublicKey(Map<String, Object> keyMap) throws Exception {
		Key key = (Key) keyMap.get(PUBLIC_KEY);
		return key.getEncoded();
	}

	/**
	 * @param args
	 * @throws Exception
	 */
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 初始化密钥
		// 生成密钥对
		Map<String, Object> keyMap = ElGamalCoder.initKey();
		// 公钥
		byte[] publicKey = ElGamalCoder.getPublicKey(keyMap);

		// 私钥
		byte[] privateKey = ElGamalCoder.getPrivateKey(keyMap);
		System.out.println("公钥：/n" + Base64.encodeBase64String(publicKey));
		System.out.println("私钥：/n" + Base64.encodeBase64String(privateKey));

		System.out.println("================密钥对构造完毕,甲方将公钥公布给乙方，开始进行加密数据的传输=============");
		String str = "ElGamal密码交换算法";
		System.out.println("/n===========甲方向乙方发送加密数据==============");
		System.out.println("原文:" + str);

		// 乙方使用公钥对数据进行加密
		byte[] code2 = ElGamalCoder.encryptByPublicKey(str.getBytes(), publicKey);
		System.out.println("===========乙方使用公钥对数据进行加密==============");
		System.out.println("加密后的数据：" + Base64.encodeBase64String(code2));

		// 甲方使用私钥对数据进行解密
		byte[] decode2 = ElGamalCoder.decryptByPrivateKey(code2, privateKey);

		System.out.println("甲方解密后的数据：" + new String(decode2));
	}
}